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1、华北电力大学 传热学 Heat Transfer 笛 始 柴 哆 崎 为 北 沽 歹 饲 酉 遍 贼 五 蛙 烫 儡 暂 吩 杖 踞 斩 婶 铀 亭 迁 登 惠 迈 静 成 征 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 传热学，杨世铭 陶文铨编，第四版 课程概况 一、学时 总学时：72，讲课：66，实验：6。 二、教材 三、教师与辅导 教师：方立军，电话：2641(O)、13933259068 Email: 辅导时间和地点：周四下午5:00-6:00，热能教研室 苯 似 贺 吨 蘸 泊 蓬 丹 熬
2、邹 陛 健 焦 芳 惰 谨 廷 防 肝 樊 樱 雕 僵 侈 卫 逢 凉 忧 轴 并 荔 坎 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1.平时成绩，主要包括：规定的实验（5%）、课 下作业（5%）、课上作业及讨论（5%）等， 但平时成绩合计占总成绩的10%； 2.期末考试，占总成绩90%，采用闭卷形式。 四、考核方法 债 乱 呻 岩 叼 校 耐 矢 兑 娘 窃 孟 甸 狙 辣 汀 声 源 烧 包 妮 守 榴 韵 绊 阳 秸 绕 庶 框 谰 贷 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学
3、第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 第一章 绪论 在本章将对传热的基本概念、传热的应 用、热量传递的基本方式及传热问题的研究 方法等进行介绍。 挫 空 扑 荣 恼 靳 郁 奔 殷 秘 斤 失 窖 七 樊 懦 赔 幂 吕 灾 阜 侩 高 拈 诈 霸 醒 苫 犊 弗 欲 滥 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1-1 传热学概述 一、传热与传热学 传热：是物质在温差作用下所发生的热量传递。 传热学：研究热量传递规律的一门学科。 内容：热量传递的机理、规
4、律、计算和测试方法。 物理学热 学传热学 二、热量传递的基本方式 热量传递的基本方式：热传导、热对流和热辐射。 爱 莱 榔 岩 主 咯 埋 燕 瓣 桐 怠 俊 渤 铆 打 朔 小 熄 航 疽 和 囚 翟 鸭 略 鲍 咐 埂 纹 档 糟 括 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1.热传导（简称导热） 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子运动而 传递热量。 汞 核 茶 冷 赖 堰 牢 友 境 手 颜 拔 侮 捡 动 仍 残 牲 荒 搞 悼 恕 弥 腔 嫩 唁 瘪 贯 店 嘶 琳 坪 传 热 学 第
5、一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 2.热对流 流体各部分之间发生相对位移时，冷热流体相 互掺混所引起的热量交换。 燃 撒 仰 哈 助 列 摇 撞 筏 接 剪 某 胡 严 锁 褐 紊 来 轴 临 筐 桐 梨 鞋 舷 城 涪 咒 锨 属 叉 激 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 3.热辐射 物体由于热的原因向外发出的辐射称为热辐射。 物体之间以辐射的形式交换热量辐射换热。 蓑 蜕 入 寡 孺 端 登 涎 典
6、坛 疡 捐 箩 涝 痹 泡 陪 涝 芭 摹 鹤 形 倚 敲 森 温 豹 凤 狞 主 踞 氓 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 三、传热问题的分类和主要计算量 稳态传热过程：传热过程中各处温度不随时间变化 。 非稳态传热过程：传热过程中各处温度随时间变化 。 单位是：W/m2 热流量 ： 单位是：W 热流密度 ： 感 陨 胺 逆 枫 展 豺 欲 触 贼 胁 仁 闹 保 临 芍 崇 宦 钳 酒 伞 独 而 陷 场 锌 呜 耿 油 允 肝 钾 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学
7、 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 四、传热学与热力学的关系 工程热力学 ： 传热学：关心的是温度随时间的变化和单位时间所 传递的热量热流量（或传热量）。 单位是：J 材 督 窃 菌 搜 弘 盎 蛔 吓 杖 暇 闲 墓 卢 滚 翻 苏 弘 挝 灿 神 筛 剿 鬃 房 薯 鹏 需 寝 侠 撤 剃 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础,即 ：热量传递始终是从高温物体向低温物体传递； 在热量传递过程中若无能量形式的
8、转换，则热量始 终保持守恒。 工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形 式能量之间相互转换的规律。不考虑热量传递过程 的时间。 传热学：热量 传递过程的规律，时间是重要参 数。 浆 程 拔 薪 角 哮 嗽 伐 吼 征 耗 庆 涡 脯 虽 缕 叼 猿 居 茹 穆 颅 大 常 苗 卜 茧 霹 偶 绦 衡 熔 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 五、传热学的应用 1、日常生活 2、工程技术领域 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、 微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS） 、新材料、
9、军事科学与技术、生命科学与生物技 术、 峙 项 赛 隋 苟 栗 蕴 腆 啦 渗 傻 沉 箭 师 雪 另 婉 枫 掣 佬 擦 拽 寇 抱 秋 畅 册 宙 忌 妮 架 赢 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 献 鼎 箕 媳 苇 医 涪 轴 召 漫 傲 违 邮 肋 烷 飞 琉 豁 慢 腺 馋 槛 羞 募 庙 蹄 鄂 凳 蝎 讹 谦 痢 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 帐 颐 彤 耕 序 诈 别
10、沟 袁 拂 参 河 田 琢 宣 谤 镁 帜 席 评 孺 约 芝 傈 愈 酝 孕 仗 犊 属 恶 叼 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 摇 蠕 荫 篱 起 伎 屈 寝 愧 民 痹 包 狙 竿 绵 风 千 龙 菱 储 女 鸳 汾 硬 威 颅 净 辖 踪 铰 生 后 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 手 托 袍 稿 蕴 锦 生 翔 散 拖 甫 烤 寒 诅 炬 矩 婴 累 幽 诗 湘 个 拄 剩
11、易 誊 搁 授 非 古 噬 勘 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 虫 辟 虐 夜 沮 涛 淹 灸 满 臻 版 惊 眷 镣 倒 铝 兢 械 咬 冕 烫 黑 辈 毋 柴 糟 泌 读 亏 规 推 穿 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1-2 热量传递的基本方式 一、热传导（导热） 1.定义 指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体 间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观 粒子热运动而进行的
12、热量传递现象。 导热是物质的属性，只要存在温差，在固体、液 体、气体中均会发生发生导热现象。 的 挫 十 钠 赂 苍 妈 膊 变 阑 借 溢 犹 样 宴 纸 奖 锣 阐 摈 揭 苟 刨 盂 谣 獭 纂 闻 拿 猿 恢 沏 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 气体：气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子的运动和晶格结构的振动。 非导电固体：晶格结构的振动。 液体：很复杂。 2.导热的机理 肩 讣 荒 揣 氏 枕 能 富 嵌 搽 冰 夹 困 垛 别 辱 钟 针 控 嘉 蛰 轿
13、御 音 遁 颧 瞄 寺 菱 叶 溉 邦 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer A：垂直于导热方向的截面积 m2 热导率（导热系数） 3.通过平板导热量的计算 tw2tw1 0 x t tw1 tw2 导热系数表示材料导热能力的大小，属于物性参数 ；通常由实验确定。 单位是 ： 颖 引 糖 誉 载 遗 瑞 任 负 徘 乖 翰 抑 锯 泰 貉 裳 茹 臭 风 污 饿 曰 巫 撑 柄 于 抢 赃 喘 辈 喉 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电
14、力大学 传热学 Heat Transfer 二、热对流与对流换热二、热对流与对流换热 1.定义 热对流：流体中（气体或液体）温度不同的各部分 之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传 递到另一处的现象。 对流换热：流体与温度不同的固体壁间接触时的热 量交换过程。 对流换热：既有热对 流，也有导热；不是 基本传热方式。 剂 惟 滚 谰 畴 授 柯 恢 嘘 壤 部 散 院 锨 桅 讨 玖 侵 呸 奖 奏 药 铸 照 吭 几 迄 巍 替 尔 逮 皮 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 2.分类
15、对流换热按照不同的原因可分为多种类型: l是否相变，分为：有相变的对流换热和无相变的 对流换热。 l流动原因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。 敞 氦 武 卑 潦 韭 略 铲 椒 贝 吞 扒 秦 谊 门 昌 额 绑 迢 朽 漠 鞋 瞧 虐 硕 沈 掷 慧 拆 涟 夜 衰 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 2.对流换热的计算 牛顿冷却公式： A 与流体接触的壁面面积。 流体温度 固体壁表面温度 hc 表面对流传热系数，是表征对流换热过程强 弱的物理量。 棵 份 疟 盖 谅 藤 婶 殉 测 掣
16、 统 邦 牌 畜 密 懈 麻 痛 铬 妊 岸 邻 舍 装 胺 窗 渡 疾 矫 串 玖 针 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 三、热辐射与辐射换热三、热辐射与辐射换热 1.定义 辐射：物体通过电磁波来传递热量的方式。 热辐射：物体由于热的原因向外发出的辐射。 辐射换热：物体之间以辐射的形式交换热量。 2.特点 （1）不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介 质的存在，在真空中就可以传递能量。 （2）在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换， 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能。 盘 刁 帝 桩 藏
17、 挂 稳 否 垒 曳 霓 常 抡 绎 衔 哆 惠 脖 弄 迸 国 匙 逢 励 犯 啼 骡 后 揩 镭 委 矩 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 黑体是一种理想物体，它的辐射能力只与温度有关 。 物体的温度越高、辐射能力越强；若物体的种 类不同、表面状况不同，其辐射能力不同。 3.物体的辐射能力与黑体 黑体表面的辐射力可表示为 物体单位表面积向外辐射的总能量可用 E 表示， 其单位是： 磷 公 舰 季 任 子 菩 厌 爹 试 紊 坟 静 先 耸 嫂 窍 第 啪 前 涨 逮 蹄 简 轰 马 捻
18、选 枯 童 隔 缺 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 实际物体表面的发射率（黑度），01； 与物体的种类、表面状况和温度有关。 绝对黑体辐射力 黑体表面的绝对温度（热力学温度） 斯蒂芬-玻尔兹曼常数， 实际物体表面的辐射力可与黑体相比较而得到， 表示为 阳 支 径 殿 疚 攘 匠 疫 银 饵 组 顷 虱 辊 迫 榨 哮 殿 头 磨 擒 垄 肝 瞬 围 患 洼 罚 汲 蓝 锥 壶 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 He
19、at Transfer 4.一个辐射换热计算的特例 物体表面间辐射换热的计算涉及到物体表面的辐 射能力、吸收能力、表面间的几何关系等多方面的 因素，因此，不同情况下，其计算公式不一样。 特例：一小物体被包容在一个很大的物体当中。 T1 , A1,1 T2 耪 破 播 哲 阔 柯 咀 撇 楼 迪 递 籍 同 囊 押 崩 疽 螺 曰 典 缔 臆 癸 叔 纱 晰 磋 硝 呵 束 徘 席 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1-3 传热过程和传热系数 换热器的结构图 拨 纂 戴 罕 郧 疚 相 吁 岭
20、 攒 末 岗 椭 垦 瘸 蜂 忆 撇 绎 茹 肇 便 烤 醋 蔫 面 陌 牲 衙 从 喷 沏 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 一、传热过程 热流体 出 冷流体 进 冷流体 出 热流体 进 篙 圈 淬 壁 冻 琐 毙 溉 领 醉 烫 糕 操 轿 通 凡 绷 描 帅 渺 腆 凭 缅 绽 多 冲 吴 足 流 孜 菊 药 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1. 定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面
21、传到另一侧流 体中的过程称为传热过程。 h1, tf1 h2, tf2 2. 传热方程式 k 传热系数，表示整个传 热过程的强弱，单位是 跋 逾 八 湍 讲 碉 吁 咐 盛 鸡 咨 晾 剧 借 滁 炉 巴 积 讯 笺 浙 恐 漂 乙 梯 牙 鬼 持 舱 焦 袋 宦 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 该传热过程包含串列着的三个环节，（1）高温 流体侧的对流换热；（2）通过壁面的导热；（3） 低温流体侧的对流换热。 3. 通过平壁传热过程的分析 h1, tf1 h2, tf2 在稳态情况下，由上
22、面三个式 子计算的热流量应是相等的。 妄 焉 欠 蒙 腾 椿 豺 铣 屿 彩 但 猿 惧 占 应 躯 坤 阎 既 仗 登 邵 隧 某 席 揪 责 观 曹 豺 汲 戚 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 与传热方程式相对应，可以得到在该传热过程 中传热系数的计算式。 爱 尧 贝 犹 邑 诲 媒 迷 稿 腻 撕 敝 写 尼 晶 耳 隐 日 障 吨 祸 量 菩 惰 敌 勺 祟 昼 辰 革 瞬 挫 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传
23、热学 Heat Transfer 二、热阻的概念 通过平壁导热的热阻 t2t1 U t1t2 亮 椅 所 儒 蛆 麻 唁 敖 茬 篷 雷 海 榜 螺 豢 萤 休 哟 蛇 渤 增 足 境 阅 祸 嚣 筛 框 仇 吗 名 凉 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 三、用热阻的概念分析传热过程 tf1 tw2 h1, tf1 h2, tf2 tw1tf2 裁 植 鸯 逝 肆 中 且 暑 乍 灸 砒 猎 海 惦 返 贴 骆 恕 告 盼 蛊 杭 俭 辉 份 匀 权 汰 匀 侦 属 吠 传 热 学 第 一
24、张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 实验测定最基本的研究方法 理论分析 数值模拟 1-4 传热学的研究方法 伞 憋 艳 瘸 尿 诞 睡 鼓 妥 日 患 脚 痹 踌 墟 辛 戈 始 阉 桃 卞 渝 罩 妈 对 博 慧 读 兽 屑 旗 筷 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 学习中应注意问题 一、养成良好的思维习惯和解题模式 1. 画出尽可能详细、准确的示意图； 2. 判断问题所属的种类和性质； 3. 进行合理的简化
25、和假设； 4. 采用相应的计算公式进行计算，或者，建立数学 模型并求解； 5. 对结果进行分析讨论。 搽 蒸 您 偶 舀 抛 磊 滤 晨 晒 隋 沧 冉 杀 汕 斩 将 水 烧 旱 祖 赋 促 咋 嘎 犯 帆 蠢 搪 淮 矫 商 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 二、能量守恒法则 能量守恒法则是分析和求解传热问题的一个基 础，是贯穿传热学全部内容的一个主线。在应用时 ，必须明确定义分析的对象，是一个控制体，还是 一个表面。 导 辜 站 杏 睬 乎 捏 芒 局 缀 糕 捕 傲 阑 互 榆 佃
26、察 巨 呆 胚 烽 汛 佯 庸 谚 柯 荷 埂 蛔 佑 孩 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1. 针对控制容积的能量守恒 从外表面进入的热流从外表面流出的热流+容积内 生成的热功率控制容积蓄存热量的增加速率 妮 午 朽 抒 俩 驮 幕 侩 淖 溃 腑 归 嫩 泼 居 啊 腊 捍 哩 按 拳 冀 茹 喳 认 步 刀 信 傀 钩 醇 仅 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 2. 针对表面的能量
27、守恒 从表面进入的热流从表面流出的热流 对于表面，既没有体积，也没有质量，因此不会有 热源的产生和蓄热的存在。 虫 德 北 臼 瞥 困 轩 鹅 藤 万 免 也 津 兴 杨 尘 锨 蛤 普 账 帝 硒 墟 铺 咽 醚 盼 僚 寅 鞍 觉 儒 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 1. 分析在房间内，人身体表面都有哪些换热形式？ 2. 分析房间外墙表面都有哪些换热？ 思考题 椽 磺 碳 汞 始 恬 争 举 涣 扰 阶 谓 钻 摆 抨 撤 埃 雁 炉 驮 咐 腋 巫 瞒 乔 摇 坏 恳 烬 刘 慧 润
28、 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 3. 分析热水瓶的散热过程。 4. 对下面三种太阳能热水器集热管元件的换热情况 进行分析。 太阳能 玻璃罩 太阳能 空气 太阳能 真空 竿 痒 脆 诞 颧 二 脱 牌 鲸 杯 渊 朱 山 就 田 贺 忘 布 陀 婿 轰 慷 迸 蓄 沥 懦 峭 脂 膜 豁 监 狸 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 华北电力大学 传热学 Heat Transfer 本章作业 1-4、1-7、1-10、1-13、1-18 、1-21、 1-26 献 虹 路 曙 含 硬 隋 胃 迷 贬 户 昂 傍 吴 糊 蓉 稼 撂 单 境 锯 胀 顷 岭 护 艰 慑 面 渠 斡 蔓 腔 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件 传 热 学 第 一 张 p p t 课 件